基于51單片機(jī)交通信號(hào)燈控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、基于 51 單片機(jī)的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 PAGE 29 頁(yè) 共 27 頁(yè)第一章 緒論近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)， 使交通得以有效管制， 對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、 提高道路通行能力， 減少交通事故有明顯效果。隨著中國(guó)加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化等各方面與國(guó) 際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國(guó)際接軌。 如果交通控不好道路還是無(wú)法保障暢通安全。作為交

2、通控制的重要組成部份單片機(jī)。因此，本人選擇制作交通燈作為課題加以研究。我國(guó)大中城市交通系統(tǒng)壓力沉重。交通管制當(dāng)以人性化、智能化為目的，做出相應(yīng)的改善。以此為出發(fā)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用的單片機(jī)控制的交通信號(hào)燈。該系統(tǒng)分為單片機(jī)主控電路、鍵盤控制電路和顯示電路三部分組成。并在軟硬件方面采取一些改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)十字路口車流量、 進(jìn)行對(duì)交通信號(hào)燈的智能控制， 使交通信號(hào)燈現(xiàn)場(chǎng)控制靈活、有效從一定程度上解決了交通路口堵塞車輛停車等待時(shí)間不合理等問(wèn)題。 系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。課題背景隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市街道車輛大幅度增長(zhǎng)，給城市交通帶來(lái)

3、巨大壓力，交通擁堵已成為影響城市可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)全局性問(wèn)題。而街道各十字路口，又是車輛通行的瓶頸所在。 已有的許多建立在精確模型基礎(chǔ)上的交通系統(tǒng)控制方案都存在著一定的局限性。研究車輛通行規(guī)律，找出提高十字路口車輛通行效率的有效方法，對(duì)緩解交通堵塞，提高暢通率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。地面道路是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，交通狀況十分復(fù)雜，使目前交通控制器的單一時(shí)段控制已不能滿足現(xiàn)代交通流量的多邊性，特別是在交通流量高峰期時(shí)， 往往會(huì)造成交通路口的通過(guò)率下降， 甚至出現(xiàn)交通混亂現(xiàn)象，城市的交通擁擠問(wèn)題正逐漸引起人們的注意。道路平面交叉口（簡(jiǎn)稱交叉口）是交通網(wǎng)中通行能力的“隘口”和交通事故的“多發(fā)源”，國(guó)內(nèi)外城市的

4、交通事故約有一半發(fā)生在交叉口。因此，交叉口這個(gè)事故多發(fā)源不能不引起人們的高度關(guān)注。隨著交通技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展及微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們制造出了適應(yīng)各種需要的交通檢測(cè)器、信號(hào)控制機(jī)和交通信號(hào)燈。交通燈是交管部分管理城市交通的重要工具?，F(xiàn)在交通燈一般設(shè)在十字路口，在醒目位置用紅綠黃三種顏色的指示燈，加上一個(gè)倒計(jì)時(shí)的顯示器來(lái)控制行車，對(duì)一般情況 下的安全行車、車輛分流發(fā)揮著作用。目前絕大部分交通燈器時(shí)間都是設(shè)定好的，采用 的單端式定時(shí)控制或多段式定時(shí)控制，其最大的缺點(diǎn)是綠燈時(shí)間和最佳綠信比的整定較為困難，需要大量的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，且很多情況下征訂所得值并不是最優(yōu)的甚至是不合 理的?？刂破饋?lái)都不是很靈活，

5、這使得城市車流的調(diào)節(jié)不能達(dá)到最優(yōu)。這次設(shè)計(jì)就是針 對(duì)之以弊端進(jìn)行了改進(jìn)，較好地解決了這一問(wèn)題。通過(guò)鍵盤的輸入控制交通倒計(jì)時(shí)初始 值。該控制系統(tǒng)有一定的智能水平和很強(qiáng)的控制能力。智能交通在我國(guó)的發(fā)展情況智能交通系統(tǒng)的研究和推進(jìn)在我國(guó)還處于起步階段，但 ITS 作為跨世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和交通系統(tǒng)建設(shè)必然選擇的重要性已得到國(guó)家相關(guān)部門的高度重視。1998 年 1 月交通部正式批復(fù)成立交通智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究中心(ITSC) 。為加強(qiáng)該中心在交通智能交通系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及試驗(yàn)?zāi)芰?，投資 1400 萬(wàn)元建設(shè)交通智能運(yùn)輸系統(tǒng)中心試驗(yàn)室，將為今后國(guó)家制定道路交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和政策提供科學(xué)依據(jù)，現(xiàn)已完成了“交通智能運(yùn)輸系

6、統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究”。1998 年 2 月，在國(guó)家科委的領(lǐng)導(dǎo)下，交通智能交通系統(tǒng)工程研究中心還與歐盟合作成立了中歐 ITS 信息服務(wù)中心 (STICNISC/ITS) ，并于同年 7 月正式向國(guó)際社會(huì)提供基于 Internet的信息咨詢和技術(shù)服務(wù)。智能交通在東亞地區(qū)的發(fā)展情況韓國(guó)的智能交通系統(tǒng)示范工程選在光州市，該工程預(yù)計(jì)耗資100 億韓元(1250 萬(wàn)美元)，選取了交通感應(yīng)信號(hào)系統(tǒng)、公交車乘客信息系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)線路引導(dǎo)系統(tǒng)、自動(dòng)化管理系統(tǒng)、即時(shí)播報(bào)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、停車預(yù)報(bào)系統(tǒng)、運(yùn)行中測(cè)重系統(tǒng)、智能交通系 統(tǒng)中心建立 9 項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行開(kāi)發(fā)和檢測(cè)智能交通系統(tǒng)技術(shù)和效益，并以此驗(yàn)證智能交通在韓國(guó)的適用性

7、。香港早在 1977 年就在九龍?jiān)O(shè)置了一套電腦化區(qū)域交通控制系統(tǒng)，現(xiàn)在全港約有 320 組交通燈由電腦控制，有利于車輛盡快通過(guò)交叉口的時(shí)間。公路上所有車輛都配有無(wú)線對(duì)講機(jī)，隨時(shí)向公司報(bào)告行車情況并接受公司的行車指示。第二章 單片機(jī)概述單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)又稱計(jì)算機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：從中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可以稱為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過(guò) 1、2、3 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝

8、著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓低功耗。單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)延伸到社會(huì)生活的方方面面，它取代了以前利用發(fā)雜的數(shù)字組合及模擬電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。有電器的地方就有單片機(jī)，而且在辦 公自動(dòng)化領(lǐng)域，商業(yè)營(yíng)銷領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，智能儀器儀表領(lǐng)域，集成智能傳感器 的測(cè)控領(lǐng)域，汽車電子與航空航天電子系統(tǒng)等方面起到了不可想象的作用！第三章 芯片簡(jiǎn)介3.1 AT89C51芯片簡(jiǎn)介1、 主要元器件介紹單片機(jī)主控電路的主要元件是AT89C51，AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes的可反復(fù)擦寫的

9、只讀程序存儲(chǔ)器（ PERO）M和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技能生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， 內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比 的處理方案。AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 / 輸出（I/O ） 端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， AT89C51可以按照常規(guī)要領(lǐng)執(zhí)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起

10、，特別是可反復(fù)擦寫的Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。2、管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 它可以被定義為數(shù)據(jù) / 地址的第八位。在 FIASH編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH執(zhí)行 校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉

11、為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器執(zhí)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它運(yùn)用 內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器執(zhí)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特

12、殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL ）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0 （外部中斷 0） P3.3 /INT1 （外部中斷 1） P3.4 T0 （記時(shí)器 0 外部輸入） P

13、3.5 T1 （記時(shí)器 1 外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 ST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PRO：G 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6 。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于 定時(shí)目的。然而要留心的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 S

14、FR8EH地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOV，XMOVC指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管能不能有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 留心加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESE；T 當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V

15、編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。反向振蕩器的輸出。XTAL2：來(lái)自3.2 74HC244芯片簡(jiǎn)介74HC244 芯片是一個(gè)八同相三態(tài)緩沖器 /線驅(qū)動(dòng)器如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較長(zhǎng)的時(shí)間(比如鍵盤 )，簡(jiǎn)單輸入接口擴(kuò)展通常使用的典型芯片為74HC244 ，由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。 74HC244 芯片的引腳排列如圖 3-1 所示。74HC24411O EVc c2021A 02O E1932Y 31Y 01841A 12A 31752Y 21Y 11661A 22A 21572Y 11Y 21481A 32A 11392Y 01Y 3121

16、0GN D2A 011圖 3-1 74HC244芯片的引腳排列74HC244 芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器， 使用時(shí)可分別以 1C 和 2G 作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng) I/O 和 2/OE 都為低電平時(shí)，輸出端 Y 和輸入端 A 狀態(tài)相同；當(dāng) I/O 和 2/OE 都為高電平時(shí)，輸擴(kuò)展閱讀：74HC244 芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器， 使用時(shí)可分別以 1C 和 2G 作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng) 1C 和 2G 都為低電平時(shí)，輸出端 Y 和輸入端 A 態(tài)相同；當(dāng) 1G 和2G 都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。3.3 LED晶體管分析簡(jiǎn)單的 LED 顯示器有 LED 狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管

17、）、 7 段 LED 顯示器（俗稱數(shù)碼管）和 16 段 LED 顯示器。發(fā)光二極管用于顯示系統(tǒng)的兩種狀態(tài)；數(shù)碼管用于顯示數(shù)字； LED16 段顯示器用于字符顯示。這里用 7 段數(shù)碼管。7 段數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成， 通過(guò)不同組合可用來(lái)顯示數(shù)字 09 ，字符 AF、H、L、P、R、U、Y 等及減號(hào)“ -”與小數(shù)點(diǎn)“ .”其外形結(jié)構(gòu)及動(dòng)靜態(tài)顯示共陰陽(yáng)接法如圖 3-2 所示:gf GNDa baabcfbgdece dpfdg5Vab cd ef gedGND c dpdpdp（b）圖 3-2數(shù)碼管圖及動(dòng)靜態(tài)顯示共陰陽(yáng)接法圖第四章 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用 MSC-51 系列單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制

18、器， 能根據(jù)實(shí)際車流量設(shè)置紅、綠燈燃亮?xí)r間的功能；紅綠燈循環(huán)點(diǎn)亮，倒計(jì)時(shí)剩 5 秒時(shí)黃燈閃爍警示；東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時(shí)間。當(dāng)東西方向?yàn)榧t燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過(guò)；南北道為綠燈，此道車輛通過(guò)，行人禁止通行。時(shí)間為60 秒（可設(shè)定）。黃燈閃爍 5 秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。當(dāng)東西方向?yàn)榫G燈，此道車輛通行；南北方向?yàn)榧t燈，南北道車輛禁止通過(guò)，行人通行。時(shí)間為 80 秒（可設(shè)定）。東

19、西方向車流大通行時(shí)間長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)在東、西、南、北四個(gè)方向各有紅黃綠三個(gè)燈，在東西方向有兩個(gè)數(shù)碼管， 在南北方向也有兩個(gè)數(shù)碼管。實(shí)際交通通路圖4-1 如下：北RRRD2D4D6RD7RD9西RD11D1D3D5R東D8RD10RD12RRR南圖 4-1 實(shí)際交通通路第五章 交通信號(hào)燈硬件設(shè)計(jì)交通信號(hào)燈硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明本系統(tǒng)選用 MSC-51系列的 AT89C51單片機(jī)作為控制器，選擇兩個(gè)四聯(lián)的共陰極數(shù) 碼管組成 8 位顯示模塊，由于 AT89C51單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，所以信號(hào)燈控制器由兩 片 74HC244實(shí)現(xiàn)總線的驅(qū)動(dòng)，一個(gè) 74HC244完成位控的控制和驅(qū)動(dòng)，另一個(gè) 74HC244完成數(shù)碼管的

20、7 段輸出，在輸出口上個(gè)串聯(lián)一個(gè) 100 歐姆的電阻和 7 段數(shù)碼管限流。通過(guò)P2 用做輸出顯示控制口。 P0 口通過(guò)電阻和數(shù)碼管控制 LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)交通倒計(jì)時(shí)的記錄，P3.0P3.5 則實(shí)地點(diǎn)亮紅綠黃燈的控制， P1口當(dāng)做普通輸入口直接控制人行道紅綠燈規(guī)律變化。 當(dāng)單片機(jī)復(fù)位之后， 默認(rèn)處于倒計(jì)時(shí)模式， 啟動(dòng)定時(shí)器， 定時(shí)器每隔 150us 溢出一次，根據(jù)定時(shí)器溢出次數(shù)來(lái)計(jì)時(shí)，到1 秒時(shí)將時(shí)間的計(jì)數(shù)器減一，當(dāng)“設(shè)置鍵” 按下，存放倒計(jì)時(shí)初值的空間由0 變?yōu)?1，切換到設(shè)置模式。可以使用“遞增鍵”“遞減鍵”對(duì)計(jì)時(shí)初值進(jìn)行修改。按下“確認(rèn)鍵”時(shí)，回到計(jì)時(shí)模式開(kāi)始以新的初始值進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)

21、為 0 時(shí)，存放時(shí)間的空間里的內(nèi)容由1 變?yōu)?2，處于閃爍狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，根據(jù)按鍵的情況有分別切換到計(jì)時(shí)和設(shè)置狀態(tài)。電源電路電源電路具體模擬電路圖 5-1 所示：總體硬件設(shè)計(jì)圖 5-1 電源模擬電路交通信號(hào)燈采用發(fā)光二極管共陰極接法，當(dāng)輸入高電平時(shí)二極被點(diǎn)亮。圖為對(duì)應(yīng)的D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12LEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDLEDR5R6R7R8R9R10RES2RES2RES2RES2RES2RES2VCC交通信號(hào)燈的電路圖為圖：5.34.P33.2.1.0.P3P3P3P3P圖 5-3交通信號(hào)燈的紅綠燈電路圖其中 D1,D

22、4,D6 為東西方向紅綠燈， D2,D3,D5 也為東西方向紅綠燈， D8,D10,D12為南北方向紅綠燈， D7,D9,D11 為南北方向紅綠燈。交通信號(hào)控制碼交通燈控制電路的核心元件采用單片機(jī) AT89C51, 其內(nèi)部帶有 4KB 的 ROM ，無(wú)須擴(kuò)展存儲(chǔ)器。信號(hào)燈的控制由單片機(jī)的 p1.0p1.5 控制， 6 個(gè)信號(hào)燈以共陰極方式連接，當(dāng) P1 口輸出為高電平時(shí)信號(hào)燈點(diǎn)亮， 為實(shí)現(xiàn)上述控制要求， P1 口共輸出四種控制碼如表 5-1 所示:B道 綠B道 黃B道 紅A道 綠A道黃A道 紅控制狀態(tài)說(shuō)明燈燈燈燈燈燈碼P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0000011

23、000CHA 道放行B道禁止000010100AHA 道警告禁止B道0010000121HA 道禁止放行B道0001000111HA 道禁止警告B道表 5-1 P1 口輸出控制碼列表倒計(jì)時(shí)顯示設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能則需要使用定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)， 通過(guò)設(shè)置定時(shí)器的初始值來(lái)控制溢出中斷時(shí)間的時(shí)間間隔，再利用一個(gè)變量記錄定時(shí)器的溢出的次數(shù)，達(dá)到定時(shí)1 秒的功能。當(dāng)即使每到 1 秒后，東西、南北信號(hào)燈個(gè)狀態(tài)的暫存剩余時(shí)間的變量減1。但暫存變量的時(shí)間減到 0 時(shí)，切換至下一個(gè)狀態(tài)，如此循環(huán)重復(fù)執(zhí)行。本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描，用 4 個(gè)數(shù)碼管分別顯示東西、南北的倒計(jì)時(shí)，將暫存各狀態(tài)剩余時(shí)間的數(shù)字從變量中提取出“個(gè)位”和“

24、十位”，用動(dòng)態(tài)掃描的方式在數(shù)碼管中顯示。整個(gè)程序依據(jù)定時(shí)器的溢出數(shù)來(lái)計(jì)時(shí)，每計(jì)時(shí)1 秒則相應(yīng)狀態(tài)的時(shí)間減 1，一直減到 0 時(shí)觸發(fā)下一個(gè)狀態(tài)的開(kāi)始。其具體顯示狀態(tài)如圖5-4 所示：VCC1A11A21A31A41Y11Y21Y31Y418161412R R RR2A12A22A32A42Y12Y22Y32Y49753R R RR1G2G74HC2441 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 7ab cdDPYaDPYaDPYaDPY

25、afgbab cdfgbab cdfgbab cdfgbab cdDPYafgbab cdDPYafgbab cdDPYafgbab cdDPYafgbe ece ece ece ece ece ece ece ecddd21A141A261A381A41Y1181Y2161Y314121Y4112A1132A2152A3172A42Y12Y22Y32Y497531191G2G74HC244圖 5-4動(dòng)態(tài)掃描 LED顯示5.6 復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位是使 CPU初始化操作， 主要是使 CPU與其他功能部件都處在一個(gè)確定初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。復(fù)位后PC=0000H，是單片機(jī)從第一個(gè)單元

26、取指令。 無(wú)論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。246811131517119fdfdffdfdffdfgLEDgngLEDgngLEDgng LEDgngLEDgngLEDgngLEDgngLEDgn88888888單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和 PSEN信號(hào)，即 ALE=0和 PSEN=，1何取指令操作。復(fù)位期間不會(huì)有任在 RST引腳持續(xù)加上兩個(gè)機(jī)器周期 （24 個(gè)振蕩周期）的高電平，單片機(jī)即發(fā)生復(fù)位。例如，若時(shí)鐘頻率為12MHz，每個(gè)機(jī)器周期為 1us，則只需 2us 以上時(shí)間的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位電路圖如圖 5-5 所示：VCCVCCSCMCS-51CO MPO

27、N ENR2 RES2SRST/VPDR1Vss圖 5-5 復(fù)位電路該電路除具備上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，則只需按圖中的RESET 鍵，此時(shí)，電源 Vcc 經(jīng)電阻 R1 、R2 分壓，在 RST 端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。復(fù)位后內(nèi)部各專用寄存器狀態(tài)如表5-2 所示，其中“ ”表示無(wú)效位。表 5-2專用寄存器狀態(tài)顯示表寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIP000000BSBUF不定IE000000BPCON00000B5.7時(shí)鐘電

28、路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下的時(shí)序可以保證單片機(jī)各部件的同步工作。根據(jù)產(chǎn)生的方式不同分為內(nèi)部和外部?jī)煞N時(shí)鐘電路，本設(shè)計(jì)使用內(nèi)部時(shí)鐘，電路圖如5-6 所示：89c 51R1C1Y1R2C2圖 5-6 內(nèi)部時(shí)鐘電路圖89c51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器， 其輸入端為芯片引腳XTAL1 ，輸出端為芯片引腳 XTAL2 。而在芯片外部， XTAL1 和 XTAL2 之間由用戶自行跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。ALE 引腳上出現(xiàn)的信號(hào)時(shí)周期性的， 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次出現(xiàn)高電平， ALE 信號(hào)每出現(xiàn)一次 CPU 就進(jìn)行一次取址操作

29、，但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)不同，因此取址指令操作也隨指令不同而有小的區(qū)別。5.8 鍵盤設(shè)計(jì)由于鍵盤數(shù)量不多，選擇獨(dú)立式按鍵與P1 口連接作為四個(gè)按鍵的輸入，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其他I/O 口線的工作狀態(tài)。當(dāng)逐位查詢每根口線的輸入狀態(tài)時(shí)，如某一根口線輸入低電平，則可確認(rèn)該口線所對(duì)應(yīng)的鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。用四個(gè)鍵 S1、S2、S3、S4 以及兩個(gè)用來(lái)提示鍵盤狀態(tài)的 LED電路圖如圖 5-7 所示：R1R2R3R4VCCS1P1.0S2P1.1S3P1.2S4P1.3圖 5-7按鍵電路圖四個(gè)按鍵的功能依次是：S1（設(shè)定鍵）：在倒計(jì)

30、時(shí)模式時(shí)，按下此鍵后倒計(jì)時(shí)停止倒計(jì)時(shí)，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)；如果已經(jīng)處于設(shè)置狀態(tài)則此鍵無(wú)效。S2 （減一鍵）：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，每按一次遞減鍵，初始值的數(shù)字減1 。S3 （增一鍵）：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，每按一次遞增鍵，初始值的數(shù)字增1 。S4（確認(rèn)鍵）：在設(shè)置狀態(tài)時(shí)，按下此鍵后，單片機(jī)按照新的初始值進(jìn)行倒計(jì)時(shí)及顯示倒計(jì)時(shí)的數(shù)字。如果已經(jīng)處于計(jì)時(shí)狀態(tài)則此鍵無(wú)效。在實(shí)現(xiàn)鍵盤的掃描和運(yùn)行模式的切換時(shí)， 主程序在初始化一些變量和寄存器之后，需要不斷循環(huán)地讀取鍵盤的狀態(tài)和動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，根據(jù)鍵盤 的鍵值實(shí)現(xiàn)設(shè)置狀態(tài)、計(jì)時(shí)的切換。第六章 交通信號(hào)燈軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用匯編語(yǔ)言，以其較好的可讀性和可移植性很好的

31、完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。程序設(shè)計(jì)上使用定時(shí)器 0 中斷開(kāi)控制交通燈的正常工作。定時(shí)器 1 中斷控制特殊車輛的通行時(shí)間； 外部中斷 INT1 用于緊急情況、 流量控制和恢復(fù)等， 外部中斷 INT0 用于特種車輛通行處理。系統(tǒng)采用兩個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位來(lái)記錄交通燈的循環(huán)狀態(tài)。程序流程圖如 下：開(kāi)始初始化顯 示 初 始 值 設(shè)開(kāi)始顯示秒 數(shù)減秒數(shù)轉(zhuǎn) 十進(jìn)A 到放行 B 道禁止延 時(shí)顯示A 道警告 B 道禁止延時(shí) 5s拆 分 秒秒個(gè) 位 數(shù) 轉(zhuǎn) 字R1 個(gè)位秒十 位 數(shù) 轉(zhuǎn) 字R2十位A 道禁止 B 道放行置顯示初始值延顯示A 道禁止 B 道警告設(shè)置顯 示次顯 示 十 位延時(shí) 1ms顯 示 個(gè) 位延時(shí) 1ms中

32、斷 響保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)A 道放行 B 道禁行延時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)延時(shí)N返回顯 示 次 數(shù)Y顯示返回圖 6-1 程序流程圖紅綠燈的 8 位 LED 動(dòng)態(tài)顯示子程序如下：顯示子程序入口89C51 初始化動(dòng)態(tài)顯示初始化程序設(shè)計(jì) P2 口位選碼取代顯示數(shù)據(jù)查表?yè)Q成相應(yīng)端選碼P0 口延時(shí) 1ms顯緩指針加 18 位顯示完 嗎？右移一位，顯示下一位返回圖 6-2 程序流程圖總結(jié)經(jīng)過(guò)這一個(gè)多的查資料、設(shè)計(jì)與思考，畢業(yè)論文已基本完成。剛開(kāi)始時(shí)頭腦一片空白，沒(méi)有一點(diǎn)思路，不知道從何插手，由于以前都是學(xué)一些書 本上的死的知識(shí)，根本不會(huì)靈活應(yīng)用，而且也沒(méi)做過(guò)什么太接近現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)，所以那時(shí) 一直很茫然， 在網(wǎng)上查資料也不知道從何查起

33、， 原來(lái)學(xué)的東西跟實(shí)際操作有很大的脫節(jié)，開(kāi)始時(shí)有過(guò)放棄的念頭， 后來(lái)輔導(dǎo)老師告訴我們?cè)趺床橘Y料， 針對(duì)課題向哪個(gè)方向考慮， 我們頭腦中才有了個(gè)清晰的思路。后來(lái)開(kāi)始做了，也往圖書館跑了好多次，但書面上的資料很少，很多都是從網(wǎng)上查的。開(kāi)始那時(shí)查到的資料都是一些簡(jiǎn)單的材料堆砌，沒(méi)有 一個(gè)核心，后來(lái)經(jīng)過(guò)我們小組的商量， 我們大浪淘沙從其中挑選了一些很有價(jià)值的材料， 再加上我們自己的一些思路，論文很快有了輪廓。然后就是根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)再針對(duì)性的找 資料，而且把一些學(xué)過(guò)的一些知識(shí)也很好的糅合在論文中。整個(gè)過(guò)程中也遇到很多困難，不是芯片不合適就是接口不知怎么接，但在班集體這個(gè)知識(shí)的討論的小集體里困難一個(gè)個(gè)都迎刃

34、而解。整個(gè)過(guò)程讓我明白了一句話“辦法總比困難多”。通過(guò)畢業(yè)論文我對(duì)原來(lái)學(xué)過(guò)的知識(shí)有了更深的理解，原來(lái)想著在大學(xué)里學(xué)不到很多東西，直到做完畢業(yè)，才知道是自己不會(huì)聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用！當(dāng)設(shè)計(jì)接近尾聲的時(shí)候回顧設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，才發(fā)現(xiàn)有好多東西都需要更深一步的學(xué)習(xí)。原來(lái)聽(tīng)說(shuō)自己的專業(yè)是個(gè)熱門專業(yè)，同時(shí)也是當(dāng)下市場(chǎng)分析中最受歡迎的一個(gè)，而且他的就業(yè)面相當(dāng)寬，但自己對(duì)它了解的不是很多，做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候才知道自己掌握的東西有多么少。現(xiàn)在已面臨畢業(yè)，這次設(shè)計(jì)對(duì)以后我的學(xué)習(xí)態(tài)度，以及面以后走上工作崗位后的生活也有很大的影響。致謝本設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，經(jīng)過(guò)資料的搜集、整理加工，最終基本完成。并對(duì)課題有了較深的理解。在這里

35、首先感謝輔導(dǎo)老師郭老師對(duì)我的精心輔導(dǎo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是各門課程綜合應(yīng)用的一次鍛煉，通過(guò)知識(shí)的回顧，結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了知識(shí)應(yīng)用水平和科學(xué)思維方法，達(dá)到了學(xué)以致用的目的。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到了郭英軍老師耐心指導(dǎo)，學(xué)到了一定的設(shè)計(jì)方法，從而使我能夠比較順利地完成設(shè)計(jì)。 我想以后的生活中我會(huì)充分應(yīng)用老師所提供給我的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。經(jīng)過(guò)多天的不懈努力終于完成了。直到最后設(shè)計(jì)完成的時(shí)候才知道老師的良苦用心。參考文獻(xiàn)高澤溪，高成.直接數(shù)字頻率合成器 (DDS)及其性能分析 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002, 187 191白居憲 .低噪聲頻率合成 .西安：西安交通大學(xué)出版社，199

36、5， 224 230褚振勇 , 翁木云 . FPGA 設(shè)計(jì)及應(yīng)用 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003，219 263房小翠，王金鳳 .單片微型計(jì)算機(jī)與機(jī)電接口技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002 ， 79 86皮紅梅，李英順 .單片機(jī)開(kāi)發(fā)中的定時(shí)方法.沈陽(yáng)：石油化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002 ，171 192何利民 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991， 21 33李珍.單片機(jī)原理與控制技術(shù) .北京：清華大學(xué)出版社，2002， 149 158范立南 .單片微機(jī)接口與控制技術(shù).沈陽(yáng)：遼寧大學(xué)出版社，1996 ，69 77張友德 .單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐.上海：

37、復(fù)旦大學(xué)出版社，1992， 7381李華 . MCS-51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993 ， 23 31何希慶，高偉 . MCS-51單片機(jī)原理、實(shí)驗(yàn)、實(shí)例.山東：山東大學(xué)出版社，1989，124 136張毅剛，彭喜元，姜守達(dá).新編 MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003 ，153 168胡漢才 .單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，1996，66 78廖煥霖 . Protel 99電路板設(shè)計(jì)者必讀.北京：冶金工業(yè)出版 , 2000 ， 108 128張義和 . Protel PCB 99設(shè)計(jì)與應(yīng)用技巧 .北京：科學(xué)出版社

38、， 2000，李云, 楊玉峰 , 梅順良 .ITS系統(tǒng)中 GPRS智能移動(dòng)終端的設(shè)計(jì) . 電訊技術(shù) ,2006.044(004):96余發(fā)山 .單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 . 2003楊凌霄 .微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 . 2004張凱, 馬忠梅編著 .MCS-51 單片機(jī)綜合系統(tǒng)及設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā). 北京: 科學(xué)出版社 ,1996何立民編著 . 單片機(jī)高級(jí)教程 . 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社,2000附錄 A: 軟件程序編程主程序：ORG2000HMOVDPTR,#7F00H;MOVA,#0BH;PA、PC 口均為輸出MOVXDPTR,A;MAIN:SETBEA;

39、開(kāi)中斷SETBEX0;MOV50H, #1FH;設(shè)置時(shí)間顯示初值 ;MOVP1, 0CH;A 道放行 B 道禁止MOVR7, #19H;延時(shí)秒數(shù)MAIN1:LCALLDISP;調(diào) 1 秒延時(shí)、及顯示子程序DJNZR7, MAIN1;MOVP1, #0AH;A 道警告 B 道禁行MOVR7, 05H;延時(shí)秒數(shù)MAIN2:LCALLDISP;DJNZR7, MAIN2;MOV50H, #1FH;設(shè)時(shí)間顯示初值MOVP1, #21H;A 道禁行 B 道放行MOVR7, #19H;延時(shí)秒數(shù)MAIN3:LCALLDISP;DINZR7, MAIN3;MOVP1, #11H;A 道禁行 B 道警告MOVR

40、7, #05H;延時(shí)秒數(shù)MAIN4:LCALLDISP;DJNZR7, MAIN4;AJMPMAIN;循環(huán)=計(jì)數(shù)器軟件延時(shí) =延時(shí)顯示子程序：DISP:ORGMOV2000H;R6, #01H;設(shè)置顯示位寄存器初值（右邊一位）MOVTMOD, #01H;定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0 設(shè)置為定時(shí)方式的模式 1MOVR5, #0AH;定時(shí)其操作循環(huán) 10 次DEL1:MOVTH0, #3CH;定時(shí)器 100ms 計(jì)數(shù)器的初值MOVTL0, #B0H ;SETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)器DEL2:DEC50H;顯示秒數(shù)減 1MOVB, #0AH;DIVB;拆分秒數(shù)ADDA, #2BH;MOVCA, A+PC;查表個(gè)位數(shù)

41、的字型碼MOVR1, A;個(gè)位數(shù)字型碼送 R1MOVA, B;ADDA, #25H;MOVCA, A+PC; 查表十位數(shù)的字型碼MOVR2, A; 十位數(shù)字型碼送 R2MOVA, R6;位控碼MOVDPTR, #7F03H;MOVXDPTR, A;MOVA, R1;送個(gè)位數(shù)顯示MOVDPTR, #7F01H;MOVXDPTR, A;LCALLDELAY;延時(shí) 1ms MOVA, R6;RLA;位控左移MOVR6, A;MOVDPTR, #7F03H; MOVXDPTR, A;MOVA, R2;送十位數(shù)顯示MOVDPTR, #7F01H; MOVXDPTR, A;LCALLDELAY;延時(shí) 1m

42、sJNBTF0, $;檢測(cè) 100ms 循環(huán)控制CLRTF0;DJNZR5, DEL1; 100ms 循環(huán)控制RET;返回TABLE:DBCOH, F9H, A4H, B0H, 99H; DB92H, 82H, F8H, 80H, 90H;DELAY:MOVR7, #02H;延時(shí) 1ms 子程序DEL3:MOVR6, #0F9H;DEL4:DJNZR6, DEL2;DJNZR7, DEL1;RETEND= 中斷服務(wù)程序 =ORG0003H;外中斷 0 入口地址LJMPINTER0;ORG2100H;INTER0:PUSH50H;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHP1;MOVP1, #00H;兩車道禁止MOVR7

43、, #0AH;延時(shí) 10 秒INT0:LCALLDISP;調(diào)顯示DJNZR7, INTO;POPP1;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POP50H;RET1;中斷返回0.5 秒延時(shí)子程序：DELAY:MOVR3, #0AH;MOVTH1, #3CH; MOVTL1, #0B0H; SETBTR1;LP1:JBCTF1, LP2; SJMPLP1;LP2:MOVTH1, #0B0H; DJNZR3, LP1; RETEND= 獨(dú)立式按鍵編程 = KEY:ORLP1, #0F0H;置 P1.4P1.7為輸入狀態(tài)MOVA, P1;讀鍵值，鍵閉合相應(yīng)位為 0CPLA;取反，鍵閉合相應(yīng)位為 1 ANLA, #11110000B

44、;屏蔽低四位保留有鍵值的高四位JZGRET;全 0，無(wú)鍵閉合，返回LCALLDLY10ms;非全 0，有鍵閉合，調(diào) 10ms 延時(shí)子程序MOVA, P1;重讀鍵值，鍵閉合為 0CPLA;取反，鍵閉合相應(yīng)位為 1ANLA, #11110000B;屏蔽低四位保留有鍵值的高四位JZGEET;全 0，無(wú)鍵閉合，返回，非全 0 確認(rèn)有鍵閉合JBACC.4, KEY1;轉(zhuǎn) 1#鍵功能程序JBACC.5, KEY2;轉(zhuǎn) 2#鍵功能程序JBACC.6 KEY3;轉(zhuǎn) 3#鍵功能程序JBACC.7 KEY4;轉(zhuǎn) 4#鍵功能程序GRET:RET;=顯=示子程序 = DISP:JNBP2.4, T02;DISP1:MOVB, #0AH;MOVA, R3DIVAB;R3 中值二轉(zhuǎn)十顯示轉(zhuǎn)換MOV79H, A;MOV7AH, B;DIS:MOVA, 79HMOVDPTR, #TAB;顯示十位MOVCA, A+DPTR;MOVDPTR, #0002H;MOVXDPTR, A;MOVDPTR, #0001H;MOV